Question

4．为了探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系，某同学进行了如图的实验：（g=10N/kg）

（1）你觉的图中合理的实验顺序是乙、丁、甲、丙．
（2）图甲中浸没在水中的合金块所受浮力的大小为0.5N．
（3）图甲中，浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中，合金块所受到的浮力不变（填“变大”，不变”或“变小”）．
（4）选用其他液体多次实验后，可得出结论：浸在液体中的物体所受的浮力大小等于其排开的液体的重力；
（5）合金块的密度是4×10³．

Answer 1

分析 （1）探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系，要分别测出排开液体的重力和物体所受的浮力．
测物体受到的浮力，需先测石块在空气中的重力；测排开水的重力．需先测空桶的重力．
（2）物体所受浮力等于物体的重力减在水中受到的拉力：F_浮=G-F．
（3）根据公式F_浮=ρ_液gV_排进行分析．浸没在液体中的物体在下沉过程中，由于排开液体的重力不变，所以浮力不变．
（4）计算出浮力和物体排开水的重力进行比较，物体受到的浮力等于合金块排开液体的重力．
（5）由公式F_浮=ρ_液gV_排的变形公式V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$计算出物体的体积，由其重力计算出质量m=$\frac{G}{g}$，最后根据公式ρ=$\frac{m}{V}$计算出密度．

解答 解：（1）在探究“浮力的大小等于什么”时，要比较浮力大小与排开水的重力之间的关系．所以需要先测出空桶的重力和小石块在空气中的重力，这样才能够正确地测出小石块受到的浮力和排开水的重力．故顺序为乙、丁、甲、丙；
（2）受到的浮力为：F_浮=G-F=2.0N-1.5N=0.5N；
（3）根据F_浮=ρ_液gV_排，浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中，由于水的密度和合金块排开水的体积不变，所以所受浮力不变；
（4）G_排=1N-0.5N=0.5N，所以浸没在液体中的合金块所受浮力等于它排开的水所受的重力；
（5）由F_浮=ρ_液gV_排得合金块的体积，：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.5×10^-4m³，
由G=mg得，m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg，
所以ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.2kg}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=4×10³kg/m³．
故答案为：（1）乙、丁、甲、丙；（2）0.5；（3）不变；（4）其排开的液体的重力；（5）4×10³．

点评 此题探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系，注意实验的顺序，同时考查了学生对排开液体的重力、物体所受浮力、及密度公式的应用．